PRODUKTIVITAS PRIMER FITOPLANKTON DAN HUBUNGANNYA
DENGAN FAKTOR FISIK-KIMIA AIR DI PERAIRAN PARAPAT,
DANAU TOBA
Ternala Alexander Barus, Sri Sayrani Sinaga, dan Rosalina Tarigan Departemen Biologi, Universitas Sumatera Utara
Abstract
The aimed of this research were to investigated the value of primary productivity in Lake Toba as result of activity of phytoplankton photosynthesis and its relation with the value of physic and chemical factors of water. This research has been done during March - April 2008 at the 4 sampling locations around Parapat, Toba Lake. The sampling location determined depends on various activities in each sampling location. Primary Production was measured by the Oxygen Method were two bottles with a given concentration of phytoplankton are suspended at the depth from which the samples were obtained. The other analysis would be conducted to measurement the physic and chemical factors of water, such as the temperature, pH, Dissolved Oxygen, Secchi Disk visibility, BOD5, NO3, PO4, and the density of plankton. The mean value of primary productivity range from 387,873 to 825,739 mg C/m3/dy, with the lowest value obtained at location 4 and highest value at location 2. The lowest value of primary productivity equal to 187,68 mg C/m3/dy obtained at surface (location 4). According to statistical test obtained that there no significance difference of value of primary productivity which is compared between locations, since the value of primary productivity at surface was different compared with the value obtained at deepness 2,5 m (significance value equal to 0,034 which is smaller than 0,05). Activity of settlement/domestic and hotels (2nd and 3rd locations) giving contribution to increase the nutrient concentration of water, causing optimal growth of phytoplankton.
Keywords: primary productivity, phytoplankton, physic and chemistry factors, lake
PENDAHULUAN
Danau Toba yang merupakan suatu ekosistem air telah banyak mengalami perubahan terutama akibat dari berbagai aktivitas manusia yang terdapat di sekitar ekosistem air ini. Permasalahan yang dialami ekosistem Danau Toba terutama adalah penurunan kualitas air akibat dari berbagai limbah yang dibuang ke dalam danau sehingga menimbulkan pencemaran, seperti limbah rumah tangga, limbah pertanian, limbah dari budidaya perikanan di dalam keramba serta limbah minyak yang berasal dari aktivitas transportasi air. Hal ini terutama dapat dilihat di kawasan sekitar Parapat dan Balige.
Selain itu terjadi perusakan kawasan hutan, berupa penebangan hutan untuk berbagai keperluan, di sekitar danau yang menyebabkan terjadinya fluktuasi aliran air yang masuk ke dalam danau.
Danau Toba yang mempunyai luas permukaan lebih kurang 112.970 ha, merupakan danau yang paling luas di Indonesia. Secara geografis Danau Toba terletak diantara 98° - 99° Bujur Timur dan 2° - 3° Lintang Utara, berjarak sekitar 175 km dari kota Medan, terletak pada ketinggian 995 m di atas permukaan laut, dengan kedalaman maksimum
yaitu 525 m yang terdapat di kawasan perairan Haranggaol. Danau ini merupakan sumber daya air yang mempunyai nilai yang sangat penting ditinjau dari fungsi ekologis serta fungsi ekonomis. Hal ini berkaitan dengan fungsi Danau Toba sebagai habitat berbagai jenis organisma air, fungsi air Danau Toba sebagai sumber air minum bagi masyarakat sekitarnya, sebagai sumber air untuk kegiatan pertanian dan budi daya perikanan serta untuk menunjang berbagai jenis industri (misalnya kebutuhan air untuk industri pembangkit listrik Sigura-gura, Asahan). Tak kalah pentingnya adalah fungsi Danau Toba sebagai kawasan wisata yang sudah terkenal ke mancanegara dan sangat potensial untuk pengembangan kepariwisataan di Propinsi Sumatera Utara.
hubungannya dengan faktor fisik-kimia air di perairan Parapat, Danau Toba belum diketahui.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui hubungan antara nilai produktivitas primer dengan konsentrasi klorofil a dan hubungan antara faktor fisik-kimia perairan dengan nilai produktivitas di perairan Parapat, Danau Toba.
BAHAN DAN METODE
Penelitian ini dilakukan pada bulan April 2008 di perairan Parapat, Danau Toba. Lokasi
pengambilan sampel dilakukan secara Purposive
Random Sampling berdasarkan perbedaan aktivitas, dengan 3 kedalaman yang berbeda pada setiap stasiun pengamatan, yaitu 0 m (permukaan), 2,5 m dan 5 m. Pembagian kedalaman ini didasarkan pada hasil pengukuran batas penetrasi cahaya yaitu 5 meter.
Pengukuran nilai produktivitas dilakukan dengan menggunakan metode Botol Terang-Gelap. Sampel air yang diambil dimasukkan ke dalam botol terang dan gelap dengan volume yang sama dan dilakukan dengan dua kali ulangan untuk masing-masing stasiun pengamatan dan terlebih dahulu diukur konsentrasi oksigen terlarut pada awal percobaan (DOawal). Untuk mendapatkan sampel air dari kedalaman 2,5 meter dan 5 meter digunakan lamnot. Botol terang dan gelap kemudian direndam pada
setiap kedalaman selama 6 jam, dari pukul 10.00 - 16.00 WIB. Setelah masa percobaan berakhir, botol diangkat keluar dan dilakukan kembali pengukuran konsentrasi oksigen terlarut (DOakhir). Pengukuran konsentrasi oksigen terlarut dilakukan dengan metode Winkler.
Nilai produktivitas dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
PN = Produktivitas kotor (Pg) – Respirasi (R)
Dimana:
PN = Produktivitas Primer Netto R = Respirasi
Pg = Produktivitas Primer Kotor
Untuk mengubah nilai mg/l menjadi mg C/m3
maka nilai dalam mg/l dikalikan dengan faktor 375,36. Hal ini untuk menghasilkan mg C/m3. Untuk mendapatkan nilai produktivitas primer dalam satuan hari maka nilai per jam harus dikalikan dengan 12 (mengingat cahaya matahari hanya diperoleh selama 12 jam per hari).
Tabel 1. Nilai produktivitas primer, faktor-faktor fisik-kimia air dan kelimpahan plankton
Lok. Kedalaman Air (m)
[ ]
akhirpadabotolterang[ ]
akhirpadabotolgelapg O O
Selain itu dilakukan pengukuran nilai klorofil a menggunakan spektrofotometer, serta pengukuran nilai faktor-faktor fisik-kimia air meliputi penetrasi cahaya, temperatur air, pH, DO, BOD5, NO3, PO4 dan kelimpahan plankton.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil pengukuran diketahui bahwa kedalaman penetrasi cahaya adalah 5 m. Kedalaman penetrasi seperti ini menunjukkan keadaan air yang relatif masih jernih. Konsentrasi oksigen terlarut pada lokasi penelitian berkisar antara 5,93 – 6,40 mg/L, sementara nilai pH berkisar antara 7.03 - 7.37 (Tabel 1).
Dari hasil pengukuran di lokasi penelitian perairan Danau Toba, diperoleh bahwa nilai produktivitas primer rata-rata berkisar antara 387,873
– 825,739 mg C/m3/hari (Tabel 1), dengan nilai
terendah diperoleh pada lokasi 4 dan nilai tertinggi pada lokasi 2. Menurut Brehm & Meijering (1990), nilai produktivitas primer rata-rata tahunan di danau-danau temperata berkisar antara 20 – 100 mg C/m3/hari (oligotrofik). Mengingat pengukuran di Danau Toba dilakukan hanya sekali, maka dapat dimengerti bahwa hasil pengukuran yang dilakukan jauh lebih besar dibandingkan dengan nilai produktivitas primer menurut Brehm & Meijering (1990) tersebut. Selanjutnya pada Tabel 1 dapat
dilihat bahwa berdasarkan kedalaman danau, nilai produktivitas primer terendah diperoleh pada permukaan (lokasi 4) sebesar 187,68 mg C/m3/hari. Meskipun kepadatan plankton di lokasi 4 ini tinggi yaitu sebesar 6.970,69 indv./L, tetapi jenis-jenis plankton yang dijumpai di dominasi oleh zooplankton (Tabel 3) yang tidak berperan dalam produktivitas primer. Berdasarkan kedalaman danau juga diperoleh bahwa nilai produktivitas primer tertinggi di peroleh pada kedalaman 2,5 m (lokasi 2) sebesar 1.163,62 mg
C/m3/hari. Hal ini memberikan indikasi bahwa
kedalaman 2,5 m merupakan kedalaman yang ideal bagi terjadinya proses fotosintesis yang optimal. Adanya berbagai aktivitas di bagian permukaan danau menyebabkan proses fotosintesis menjadi tidak efektif, meskipun jika ditinjau dari aspek intensitas cahaya matahari sebagai salah satu faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis, seharusnya bagian permukaan air akan menyerap cahaya lebih baik dibandingkan dengan lapisan air di bawahnya.
Berdasarkan uji statistik diperoleh bahwa tidak ada perbedaan yang nyata antara nilai produktivitas primer yang dibandingkan antar lokasi penelitian, seperti terlihat pada Tabel 2. Selanjutnya dapat dilihat bawah nilai produktivitas primer pada permukaan berbeda nyata dengan nilai yang diperoleh pada kedalaman 2,5 m, ditandai dengan nilai signifikan (0,034) yang lebih kecil dari 0,05.
Tabel 2. Hasil uji t terhadap nilai produktivitas primer berdasarkan lokasi dan kedalaman Paired Samples Test
Between Locations Mean Std.
Deviation
Std. Error Mean
95% Confidence Interval of
the Difference t df Between Water deep
Pair 1 PP_0 - PP_2.5 -215.8337 232.03865 82.03805 -409.8229 -21.8446 -2.631 7 .034 Pair 2 PP_0 - PP_5 -.0025 338.12133 119.54394 -282.6790 282.6740 .000 7 1.000 Pair 3 PP_2.5 - PP_5 215.8312 433.00248 153.08949 -146.1679 577.8304 1.410 7 .201
Tabel 3. Kelimpahan plankton (Indv./L) pada lokasi penelitian
Permukaan (0 m) Kedalaman 5 m TAKSA
1 2 3 4 1 2 3 4
C. Cymbellaceae
3. Cymbella 84,07 252,22 749,04 45,86 53,50 168,15 833,12 -
D. Epithemiaceae
4. Rophalodia 99,36 236,94 466,24 - - 114,65 382,17 -
E. Fragillariaceae
5. Asterionella - 435,67 909,55 - - 252,23 603,82 -
6. Diatoma - 214,01 626,75 - - 137,58 91,72 -
7. Fragillaria - 405,09 1941,40 - - 290,45 909,55 -
8. Tabellaria - 282,80 924,84 - - 145,22 420,38 -
F. Naviculaceae
9. Navicula - 466,24 726,11 - - 244,59 57,39 -
10. Neidium - 221,66 573,25 53,50 - 198,73 236,94 -
11. Pinnularia - 275,16 580,89 - - 137,58 305,73 -
G. Nitzchiaceae
12. Nitzchia - 114,65 435,67 - - 76,43 175,80 -
H. Surirellaceae
13. Cymatopleura - 129,94 710,83 - - 99,36 183,44 -
14. Surirella - 175,79 1054,78 - - 114,65 535,03 -
II. Chlorophyceae
I. Chlorococaceae
15. Chlorococcum 198,72 - - - -
J. Cladophoraceae
16. Pithophora - 53,50 236,94 - - - 122,29 -
K. Desmidiaceae
17. Closterium - 53,50 252,23 - - 122,29 275,16 -
18. Hyalotheca - 275,16 756,69 - - 76,43 343,95 -
19. Staurastrum 642,04 894,27 2277,71 1834,39 359,24 535,03 985,99 -
L. Tribonemataceae
20. Tribonema 435,67 298,09 336,31 - 435,67 114,65 229,30 -
M.Hydrodictiaceae
21. Hydrodiction - 168,15 267,52 - - 107,01 152,87 -
22.Pediastrum 351,59 588,53 894,27 - 206,37 343,95 565,61 236,94
N. Mesotaeniaceae
23.Gonatozygon 420,38 389,81 481,53 - 175,80 382,16 481,53 -
O. Oocystaceae
24. Planktospaeria - 267,51 313,38 - - 129,94 236,94 -
P.Palmellaceae
25. Sphaerocystis - 107,01 221,66 - - 68,79 114,65 -
Q. Phacotaceae
26. Peninopera 168,15 84,08 145,22 321,02 22,30 76,43 91,72 129,94
R. Protococcaceae
27. Protococcus 137,58 359,24 336,31 - - 53,50 53,50 -
S. Ulotrichasceae
28.Ulotrix 351,59 619,11 1138,85 733,76 191,08 206,37 573,25 321,02
T. Ulvaceae
29. Enteromorpha - 84,08 244,59 - - 61,15 38,22 -
U. Volvocaceae
30. Volvox 145,22 321,02 336,31 - 114,65 221,66 412,74 -
V. Zygnemataceae
31.Spirogyra 114,65 259,87 856,05 - 99,36 183,44 596,18 -
ZOOPLANKTON III. Ciliata
a. Halteridae
32. Halteria - - - - -
IV. Crustaceae b. Bosminidae
33. Bosmina - - - 473,88 298,09 91,72 282,80 458,60
c. Cyclopidae
34. Diacycops - - - - - 145,22
35. Ectocyclops - - - - - 305,72
36. Eucyclops - - - - - 206,37
37. Megacyclops - - - - - 328,66
d. Diaptomiidae
38. Diaptomus - - - 259,87 259,87 - - 321,02
Permukaan (0 m) Kedalaman 5 m
41. Raphidiophrys - 336,30 489,17 236,84 45,86 160,51 328,66 107,01
VII. Lobosa
g. Arcellidae
42. Arcella - 137,58 221,66 76,43 30,57 229,30 321,02 175,80
h. Centropyxidae
43. Centropyxis - 191,08 626,75 84,08 168,15 382,16 504,46 198,73
I. Difflugiidae
44. Difflugia - 76,43 214,01 15,29 22,93 107,01 236,94 91,72
VIII. Monogononta
j. Brachionidae
45.Mytillina - 68,79 152,87 53,50 45,86 206,37 328,66 183,44
46. Keratella - 206,37 649,68 664,97 160,51 428,02 458,60 733,76
k. Testudinellidae
47. Fillinia - 122,29 412,74 580,89 38,22 259,87 405,09 810,19
l. Trichocercidae
48. Trichocerca - 145,22 282,80 710,83 68,79 259,87 321,02 466,24
TOTAL 3.149,02 10.112,07 22.868,8 6.970,69 2.896,18 7.054,77 14.033,12 6.519,75
Keterangan:
Lok. 1 : Kontrol (2039’33,1” N/98055’55,8” E) Lok. 2 : Dermaga/Hotel (2039’32” N/98055’57,2” E) Lok. 3 : Pemukiman (2038’50,2” N/98055’16,5” E)
Lok. 4 : Keramba Jaring Apung (2042’10,18” N/98055’12,72” E)
Keadaan ini memberikan gambaran bahwa secara umum tingkat homogenitas Danau Toba sangat tinggi. Hal ini dikuatkan dari hasil penelitian yang dilakukan sebelumnya mengenai pola temperatur air danau di beberapa lokasi penelitian (Terangna, cs, 2002 and Barus, 2007), bahwa nilai temperatur pada bagian permukaan Danau Toba tidak berbeda jauh dengan besaran temperatur pada bagian danau yang lebih dalam (pada kedalaman 200 – 500 m), dengan selisih hanya sekitar 10C. Hal ini menunjukkan bahwa sulit menemukan lapisan air di mana terjadi termoklin, yaitu terjadinya penurunan temperatur air secara drastis sejalan dengan bertambahnya kedalaman air. Diduga adanya aktivitas vulkanis pada lapisan bumi yang terletak di bawah Danau Toba menyebabkan temperatur air pada lapisan yang dalam tidak berbeda jauh dengan permukaan. Demikian juga halnya dengan kandungan oksigen terlarut yang relatif konstan sampai pada lapisan air yang dalam di Danau Toba. Dengan kata lain bahwa Danau Toba memiliki karakter yang unik dengan adanya proses pencampuran air yang baik sehingga tidak terjadi stagnasi lapisan air sebagaimana umumnya dijumpai pada danau-danau di daerah tropis.
Nilai Kelimpahan plankton pada lapisan permukaan (0 m) berkisar antara 3.149,02 - 22.868,8 indv./L, dengan nilai terendah pada lokasi 1 dan tertinggi pada lokasi 3 (Tabel 3). Sedangkan pada kedalaman 5 m nilai kelimpahan plankton berkisar
antara 2.896,18 - 14.033,12 indv./L, dengan nilai terendah pada lokasi 1 dan tertinggi pada lokasi 3. Adanya kegiatan pemukiman di sekitar lokasi 3 yang membuang limbah ke dalam badan air menyebabkan peningkatan konsentrasi bahan nutrisi yang mendukung pertumbuhan plankton.
Dari hasil penelitian diketahui bahwa kelimpahan plankton pada lapisan permukaan di setiap lokasi penelitian lebih tinggi dibandingkan dengan nilai kelimpahan plankton pada kedalaman 5 m. Selanjutnya diperoleh bahwa pada lokasi 4 jenis plankton yang banyak dijumpai adalah zooplankton, sementara pada lokasi 2 dan 3 jenis yang dijumpai umumnya adalah fitoplankton. Hal ini memberikan indikasi bahwa kegiatan pada lokasi 2 dan 3 (kawasan dermaga dan pemukiman) memberikan kontribusi bagi peningkatan konsentrasi bahan nutrisi dalam air yang menyebabkan pertumbuhan fitoplankton yang optimal.
plankton sebagai makanan alami maka dapat dimengerti bahwa kelimpahan plankton di lokasi ini lebih rendah dibandingkan dengan lokasi lainnya.
Dari hasil penelitian terhadap fitoplankton diperoleh bahwa jenis-jenis yang mempunyai
kelimpahan yang tinggi adalah Staurastrum,
Flagillaria, Ulotrix, Surilella dan Asterionella, sementara dari jenis zooplankton adalah Trichocerca,
Fillinia, Keratella, and Bosmina.
KESIMPULAN
- Nilai rata-rata Produktivitas Primer fitoplankton berkisar 387,873 - 825,739 mg C/m3/hari, dengan nilai terendah pada lokasi 4 dan nilai tertinggi pada lokasi 2.
- Nilai Produktivitas primer terendah diperoleh
sebesar 187,68 mg C/m3/hari pada lokasi 4 di
permukaan.
- Berdasarkan uji statistik diperoleh bahwa tidak
ada perbedaan yang nyata antara nilai produktivitas primer yang dibandingkan antar lokasi penelitian, seperti terlihat pada Tabel 2. Selanjutnya dapat dilihat bahwa nilai produktivitas primer pada permukaan berbeda nyata dengan nilai yang diperoleh pada kedalaman 2,5 m, ditandai dengan nilai signifikan (0,034) yang lebih kecil dari 0,05.
- Aktivitas pemukiman dan hotel (lokasi 2 dan 3)
memberikan kontribusi peningkatan konsentrasi nutrisi dalam air yang menyebabkan pertumbuhan fitoplankton yang optimal.
DAFTAR PUSTAKA
Barus, T.A. 2007. ”Keanekaragaman Hayati Ekosistem Danau Toba dan Upaya Pelestariannya. Pidato Pengukuhan GB, Universitas Sumatera Utara.
Barus, T.A. 2005. ”Penggunaan Parameter Limnologi dalam Penentuan Daya Dukung Danau Toba untuk Budidaya Ikan Sistem Jala Apung”. Makalah, disampaikan pada seminar nasional
Penanggulangan Kematian Masal Ikan Mas di Danau Toba, 3 Maret 2005, Univ. HKBP Nommensen, Medan.
Barus, T.A. 2004. ”Faktor-Faktor Lingkungan Abiotik dan Keanekaragaman Plankton sebagai Indikator Kualitas Perairan Danau Toba”.
Jurnal Manusia dan Lingkungan, Vol. XI, No. 2, Juli 2004, hal. 64-72.
Barus, T.A. 2004. Pengantar Limnologi, Studi
Tentang Ekosistem Air Daratan. Medan: Penerbit USU Press.
Baur, W.H. (1987). Gewässergüte bestimmen und
beurteilen. - 2. Aufl. - Paul Parey Verlag, Hamburg - Berlin.
Brehm, J. & Meijering, M.P.D. 1990.
Fließgewässerkunde. - 2. Aufl., Quelle & Meyer Verlag, Heidelberg - Wiesbaden. Terangna, N., Hidayat, R., Sutriati, A., Augustiza, H.
